The aim of this study was to examine the effect of tick infection with tick-borne encephalitis virus on its behaviour and development. The effect of infection on feeding performance, metamorphosis, locomotion or phototaxis was analysed. Despite the fact that we were not able to demonstrate any significant effect of infection on tick behaviour, the obtained results contribute to understanding transmission dynamics of the virus during tick life cycle including co-feeding and transovarial transmission.

Fästingburna infektioner är ett ökande problem, och därmed även infektioner orsakade av Rickettsia spp. Syftet med studien var att undersöka risken att drabbas av en infektion efter bett av rickettsiainfekterad fästing. Specificitet och sensitivitet av Fluidigm-PCR jämfördes mot real time polymerase chain reaction (realtids-PCR) vid detektion av Rickettsia spp. i fästingar som bitit människor. Vidare undersöktes om det finns någon korrelation mellan fästingens blodsugningstid och serokonversion mot Rickettsia spp. 753 fästingar lämnades in av 104 deltagare i Sverige och på Åland. Fästingarna analyserades med realtids-PCR för att detektera gltA-genen som är specifik för Rickettsia spp. 3,5 % av fästingarna var positiva för Rickettsia spp. med realtids-PCR. Vid analysering med Fluidigm-PCR av samma material blev 1,3 % av proverna positiva. Beräkningar som gjordes med realtids-PCR som referens visade att Fluidigm-PCR har sämre specificitet och sensitivitet jämfört med realtids-PCR. Deltagare som serokonverterade (n=5) lämnade endast in rickettsianegativa fästingar som därför inte kunde kopplas till infektionen. Därmed kunde inga slutsatser dras om risken att drabbas av en infektion efter bett av rickettsiainfekterad fästing eller om det föreligger någon korrelation mellan fästingens blodsugningstid och serokonversion. / Tick-borne infections are increasing, including infections caused by Rickettsia spp. The aim of this study was to examine the risk of developing an infection after being bitten by a tick infected with Rickettsia spp. Specificity and sensitivity of a Fluidigm-PCR assay were compared to real time polymerase chain reaction (real-time PCR) assay when detecting Rickettsia spp. in ticks that had bitten humans. Possible correlation between the tick's feeding time and seroconversion against Rickettsia spp. was also investigated. A total of 753 ticks from 104 participants in Sweden and the Åland Islands (Finland) were analyzed with real-time PCR to detect the gltA gene specific for Rickettsia spp. 3.5 % of the samples were positive for Rickettsia spp. with real-time PCR, while only 1.3 % of the samples were positive with Fluidigm-PCR. Calculations showed that Fluidigm-PCR assay has lower specificity and sensitivity than the real-time PCR assay. Unfortunately, no conclusions could be drawn considering correlation between the tick's feeding time and seroconversion of the bitten humans since no participants who had seroconverted had also submitted ticks containing Rickettsia spp. Therefore, no conclusions could be drawn considering the risk of developing an infection after being bitten by a tick infected with Rickettsia spp. / STING-studien

Einleitung: Zecken sind wichtige Überträger von Pathogenen auf Menschen und Tiere und spielen eine essenzielle Rolle im Infektionsgeschehen verschiedener Zoonosen. Um diese Infektionszyklen zu verstehen, ist es wichtig, das Wirtssuchverhalten der in Deutschland häufigsten Zeckenarten Ixodes ricinus und Dermacentor reticulatus und die Einflüsse von Umweltbedingungen darauf zu kennen. Bei D. reticulatus existieren zwar Studien zum Verhalten und zu Prävalenzen von Pathogenen in erwachsenen oder gesogenen juvenilen Stadien, jedoch ist das Wissen über wirtssuchende juvenile Stadien sehr begrenzt. Ziele dieser Studie waren: (i) Den Einfluss von Temperatur, relativer Luftfeuchte, Tageszeit und Lichtverhältnissen auf die Wirtssuchaktivität von I. ricinus und D. reticulatus zu untersuchen; (ii) Zu ergründen, ob juvenile Stadien von D. reticulatus durch die Flaggmethode gesammelt werden können und (iii) diese juvenilen Stadien auf das Vorhandensein von Rickettsia raoultii, Babesia spp., Neoehrlichia mikurensis und Bartonella spp. zu testen. Tiere, Material und Methoden: An drei verschiedenen Standorten (Am Bach „AB“, Eichenwald „EW“ und Wegrand „WR“) im Süden Leipzigs wurden einmal monatlich zu sechs verschiedenen Uhrzeiten mittels Flaggmethode Zecken von der Vegetation abgesammelt. Die Temperatur und relative Luftfeuchte wenige Zentimeter über dem Boden an der Versuchsfläche sowie die Uhrzeit und die Lichtverhältnisse des jeweiligen Versuchsintervalles wurden aufgezeichnet. Die Stadien und Geschlechter der Zecken wurden mikroskopisch mittels morphologischer Merkmale ermittelt. DNA wurde aus den juvenilen Stadien von D. reticulatus extrahiert und sowohl auf das Vorhandensein der oben genannten Pathogene untersucht als auch genetisch auf die Zugehörigkeit zur Spezies D. reticulatus überprüft. Die Larven wurden zur molekularbiologischen Analyse gepoolt, die Erregerprävalenz in ihnen ist darum als minimale Infektionsrate angegeben. Die statistische Analyse erfolgte mit IBM® SPSS Statistics 25. Die Vergleiche der Anzahl der Zecken pro 100 m2 erfolgte mittels Kruskal-Wallis-Test. Wenn dieser signifikante Unterschiede (p≤0,05) ergab, folgte ein direkter paarweiser Vergleich. Die Signifikanz wird nach der Bonferroni-Korrektur angegeben. Zur Analyse des Einflusses von Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf die Zeckenaktivität wurde der Pearson-Korrelationskoeffizient verwendet. Ergebnisse: Insgesamt wurden 1.815 Zecken in 16 Monaten von der bodenbedeckenden Schicht gesammelt. Davon waren bei I. ricinus 144 Individuen weiblich, 135 männlich, 1107 Nymphen und 232 Larven. D. reticulatus schlüsselte sich in 102 Weibchen, 46 Männchen, 2 Nymphen und 47 Larven auf. Die Aktivität zu verschiedenen Zeitintervallen zeigte nur in Einzelfällen signifikante Unterschiede. Bei Vergleich der Aktivität zu verschiedenen Lichtverhältnissen (hell, dunkel, dämmerig) zeigen sich bei D. reticulatus keine signifikanten Unterschiede. Bei I. ricinus lagen teils signifikante Unterschiede bei verschiedenen Stadien und Lichtverhältnissen vor, ein klares Muster war jedoch nicht erkennbar. Beim Vergleich der durchschnittlichen Zahlen von I. ricinus zu den verschiedenen Lichtverhältnissen jedoch zeigt sich ein Trend zu höherer Aktivität von allen Stadien von I. ricinus während der Dämmerung. Eine positive Korrelation zwischen Temperatur und Anzahl von I. ricinus-Nymphen sowie eine negative Korrelation zwischen Temperatur und Anzahl von D. reticulatus wurde festgestellt. Es bestand keine Korrelation zwischen Zeckenzahlen und relativer Luftfeuchtigkeit. Die oben erwähnten juvenilen Stadien von D. reticulatus konnten im Juni 2018 sowie Juni und Juli 2019 an den Standorten EW und WR (Larven) sowie einmalig im Juli 2019 (Nymphen) auf Versuchsfläche EW mittels Flaggmethode gesammelt werden. Die morphologische Identifikation als juvenile Stadien von D. reticulatus konnte eindeutig mittels PCR bestätigt werden. In der Untersuchung auf Pathogene lag eine Mindestinfektionsrate der Larven von 42,2 % mit Rickettsia raoultii vor; nur eine der Nymphen wurde untersucht und war ebenfalls positiv. Die anderen untersuchten Erreger konnten nicht nachgewiesen werden. Schlussfolgerungen: Die Tageszeit scheint für die Aktivität von I. ricinus und D. reticulatus nur eine untergeordnete Rolle zu spielen. Die Lichtverhältnisse scheinen jedoch zumindest bei I. ricinus einen gewissen Einfluss zu haben, insbesondere hinsichtlich einer erhöhten Aktivität in der Dämmerung. Hier sollten weitere Studien mit größeren Zeckenzahlen folgen, um mehr signifikante Ergebnisse zu erlangen. Die relative Luftfeuchte beeinflusste die Aktivität der Zecken nicht, ein Einfluss der Temperatur besteht jedoch. Es konnte zudem bewiesen werden, dass im richtigen Zeitfenster tatsächlich juvenilen Stadien von D. reticulatus in der Vegetation oder auf dem Untergrund gesammelt werden können. Weitere Untersuchungen müssen jedoch zeigen, ob das Sammeln der Jungtiere von D. reticulatus mittels Flaggmethode an bestimmte Witterungsbedingungen oder an ein kleines Zeitfenster der Aktivität dieser Lebensstadien gebunden ist, oder ob das Auftreten dieser Stadien mit dem Habitat und spezifischen ökologischen Bedingungen zusammenhängt. Diese Informationen sind nicht nur wichtig für das Wissen über die Ökologie von D. reticulatus, sondern auch für ein besseres Verständnis der Infektionszyklen von zeckenübertragenen Krankheiten. Der Nachweis von Rickettsia raoultii in mittels Flaggmethode gesammelten D. reticulatus-Larven deutet darauf hin, dass die transovarielle Übertragung ein effizienter Weg und möglicherweise sogar essenziell zur Aufrechterhaltung des Infektionszyklus dieses Erregers sein könnte.:Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung 2. Literaturübersicht 2.1 Klassifikation, Taxonomie und geschichtlicher Hintergrund von I. ricinus und D. reticulatus 2.2 Lebenszyklus 2.3 Wirte 2.4 Wirtssuchverhalten 2.4.1 Habitat 2.4.2 Saisonalität 2.4.3 Abhängigkeit von Wettervariablen 2.4.4 Zusammenhang mit Lichtverhältnissen und Tageszeiten 2.5 Auswirkungen auf den Wirt 2.5.1 Physiologie und Auswirkungen des Blutsaugens 2.5.2 Übertragung von Krankheitserregern 2.5.2.1 Babesien 2.5.2.2 Bartonellen 2.5.2.3 Neoehrlichia mikurensis 2.5.2.4 Rickettsien 3. Tiere, Material und Methoden 3.1 Versuchsflächen 3.2 Zeckensammlung 3.3 Statistische Analysen 3.4 Identifizierung der juvenilen Stadien von D. reticulatus 3.5 Untersuchung auf Pathogene 4. Ergebnisse 4.1 Gesamtzahl der Zecken 4.2 Saisonale Aktivitätsmuster 4.3 Diurnale Aktivitätsmuster 4.4 Einfluss der Lichtverhältnisse auf die Zeckenaktivität 4.5 Einfluss von relativer Luftfeuchte und Temperatur 4.6 Juvenile Stadien von D. reticulatus 5. Diskussion 6. Zusammenfassung 7. Summary 8. Literaturverzeichnis 9. Abbildungsverzeichnis 10. Tabellenverzeichnis 11. Danksagung 12. Anhang 12.1 PCR-Protokolle zum Nachweis von Babesia spp., Bartonella spp., Neoehrlichia mikurensis und Rickettsia spp. 12.2 Publikation

Tick-borne encephalitis is a vector-borne zoonotic disease with more than 12,000 annual clinical reported cases globally (WHO, 2021). Tick-borne encephalitis is caused by the flavivirus and transferred by Ixodes ricinus from roe deer to human and affects the central Nervous system. Climate change also increases tick-borne encephalitis incidences in Sweden and fluctuated considerably from year to year. A quantitative study design with secondary data was conducted to analyze the spatial and temporal pattern of Tick-borne encephalitis in Sweden from 1986-2020. The distribution of Tick-borne encephalitis within age and sex, along with other factors were also analyzed. The results showed that Tick-borne encephalitis with passing each year spread across the country. Male and age group, 50-59, have more incidence of Tick-borne encephalitis. Incidents were associated with climate conditions such as temperature and precipitation, which provided a favorable environment for Ixodes ricinus for its lifecycle activities, host searching, and disease transmission. Roe deer population, other vertebrates abundance, vaccination, population interest, economy, and land change are the critical factors that facilitate the disease incidence or control. People who visit forests for hunting, trekking, leisure, and professional activities without proper immunity and preventive measures are at risk to infect with Tick-borne encephalitis. The theory One health approach showed suitable performance for the control of this vulnerable climate zoonotic disease.

The present thesis examines questions related to the temporal origin of the Flavivirus genus and the ecology of tick-borne pathogens. In the first study, we date the origin and divergence time of the Flavivirus genus. It has been argued that the first flaviviruses originated after the last glacial maximum. This has been contradicted by recent analyses estimating that the tick-borne flaviviruses emerged at least before 16,000 years ago. It has also been argued that the Powassan virus was introduced into North America at the time between the opening and splitting of the Beringian land bridge. Supported by tip date and biogeographical calibration, our results suggest that this genus originated circa 120,000 (156,100–322,700) years ago if the Tamana bat virus is included in the genus, or circa 85,000 (63,700–109,600) years ago excluding the Tamana bat virus. In the second study we estimate the prevalence of tick-borne encephalitis virus (TBEV) in host-seeking Ixodes ricinus from 29 localities in Sweden and compare our data with those of neighbouring countries. Nymphs and adult ticks were screened for TBEV using a real-time PCR assay. The mean TBEV prevalence for all tick stages combined was 0.26% for Sweden and 0.28% for all Scandinavian countries, excluding Iceland. The low prevalence of TBEV in nature may partly be explained by the fact that TBEV occurs in spatially small foci and that the inclusion of ticks from non-infected foci will reduce the prevalence estimate. In the third and fourth study, we conducted the first large-scale investigations to estimate the prevalence and geographical distribution of Anaplasma spp. and Rickettsia spp. in host-seeking larvae, nymphs and adults of I. ricinus ticks in Sweden. Ticks were collected from several localities in central and southern Sweden and were subsequently screened for the presence of Anaplasma spp. and Rickettsia spp. using a real-time PCR assay. For all active tick stages combined, the mean prevalence of Anaplasma spp. and Rickettsia spp. in I. ricinus in Sweden was estimated to 1.1% and 4.8%, respectively. It was also shown that A. phagocytophilum and R. helvetica are the main Anaplasma and Rickettsia species occurring in Sweden.

Vector-borne diseases are an increasing global threat to humans due to climate changes, elevating the risk of infections transmitted by mosquitos, ticks, and other arthropod vectors. Ixodes ricinus, a common tick in Europe, transmits dangerous tick-borne pathogens to humans. Tick-borne encephalitis (TBE) is a vector-borne disease caused by TBE virus (TBEV). Climate change has contributed to increased tick abundance and incidence of tick-borne diseases, and between 10,000 and 15,000 human TBE cases are reported annually in Europe and Asia. TBEV shows a patchy geographical distribution pattern where each patch represents a natural focus. In nature, TBEV is maintained within the tick-rodent enzootic cycle. Co-feeding is the main route for TBEV transmission from infected to uninfected ticks and for maintenance within the natural foci. The increasing number of TBE cases in Scandinavia highlights the importance of characterizing additional TBEV sequences and of identifying novel natural foci, and in this work we sequenced and phylogenetically characterized four TBEV strains: Saringe-2009 (from a blood-fed nymph), JP-296 (from a questing adult male), JP-554 (from a questing adult male), and Mandal-2009 (from a pool of questing nymphs, n = 10). Mandal-2009 represents a TBEV genome from a natural focus in southern Norway. Saringe-2009 is from a natural endemic focus in northern Stockholm, Sweden, and JP-296 and JP-554 originate from a natural focus “Torö” in southern Stockholm. In addition, we have studied the effect of different biotic and abiotic factors on population dynamics of I. ricinus in southern Stockholm and observed significant spatiotemporal variations in tick activity patterns. Seasonal synchrony of immature stages and total tick abundance are important factors for the probability of horizontal transmission of TBEV among co-feeding ticks. We found that the probability of co-occurrence of larvae, nymphs, and female adults was highest during early summer whereas increasing vegetation height and increasing amounts of forest and open water around the study sites had a significant negative effect on co-occurrence of larvae, nymphs, and female adults. The proximal part of the 3 ́non-coding region (3 ́NCR) of TBEV contains an internal poly(A) tract, and genomic analysis of Saringe-2009 revealed variability in the poly(A) tract indicating the existence of different variants within the TBEV pool of Saringe-2009. Like other RNA viruses, TBEV exists as swarms of unique variants called quasispecies. Because Saringe-2009 came from an engorged nymph that had been feeding on blood for >60 h, we propose that Saringe-2009 represents a putative shift in the TBEV pool when the virus switches from ectothermic/tick to endothermic/mammalian environments. We investigated the role of poly(A) tract variability in replication and virulence of TBEV by generating two infectious clones of the TBEV strain Toro-2003, one with a short/wild-type (A)3C(A)6 poly(A) tract and one with a long (A)3C(A)38 poly(A) tract. The infectious clone with the long poly(A) tract showed poor replication in cell culture but was more virulent in C57BL/6 mice than the wild-type clone. RNA folding predictions of the TBEV genomes suggested that insertion of a long poly(A) tract abolishes a stem loop structure at the beginning of the 3 ́NCR. Next generation sequencing (NGS) analysis of the TBEV genomes after passaging in cell culture and/or mouse brain revealed molecular determinants and quasispecies structure that might contribute to the observed differences in virulence. Our findings suggest that the long poly(A) tract imparts instability to the TBEV genome resulting in higher quasispecies diversity that in turn contributes to TBEV virulence. Phylogenetic analysis of Saringe-2009, JP-296, JP-554, and Mandal-2009 predicted a strong evolutionary relationship among the four strains. They clustered with Toro-2003, the first TBEV strain from Torö, demonstrating a Scandinavian clade. Except for the proximal part of the 3 ́NCR, TBEV is highly conserved in its genomic structure. Genomic analysis revealed that Mandal-2009 contains a truncated 3 ́NCR similar to the highly virulent strain Hypr, whereas JP-296 and JP-554 have a genomic organization identical to Toro-2003, the prototypic TBEV strain from the same natural focus. NGS revealed significantly higher quasispecies diversity for JP-296 and JP-554 compared to Mandal-2009. In addition, single nucleotide polymerphism (SNP) analysis showed that 40% of the SNPs were common between quasispecies populations of JP-296 and JP-554, indicating the persistence and maintenance of TBEV quasispecies within the natural focus. Taken together, these findings indicate the importance of environmental factors for the occurrence pattern of the different life-stages of the tick vector, which are important for the persistence of TBEV in nature. Our findings also show that the selection pressure exerted by specific host also affects the population structure of the TBEV quasispecies. In addition, our results further demonstrate that the evolution of quasispecies has effect on TBEV virulence in mice. / Vektorburna sjukdomar är ett växande globalt hot mot både människor och djur. De pågående klimatförändringarna kan leda till förhöjda risker för infektioner överförda av myggor, fästingar och andra leddjursvektorer. Ixodes ricinus är en vanlig fästing i Europa som överför fästingburna patogener som är farliga för människor. Fästingburen encefalit (TBE) är en vektorburen sjukdom som orsakas av TBE-virus (TBEV). De pågående klimatförändringarna har bidragit till en ökning både av vektorn och sjukdomsfrekvensen. Mellan 10 000 och 15 000 mänskliga TBE-fall rapporteras årligen i Europa och Asien. Den geografiska fördelningen av TBEV visar ett ojämnt fördelningsmönster där viruset är koncentrerat till vissa fokusområden. TBEV återfinns i naturen i en livscykel där viruset hela tiden överförs mellan fästingar och däggdjur. Spridningen sker dels från en infekterad fästing till ett ryggradsdjur när fästingen äter på värddjuret. Spridning mellan fästingar sker troligen främst genom så kallad “co-feeding”, det vill säga att flera fästingar suger blod samtidigt från samma värddjur. Viruset kan då passera från en infekterad fästing, genom värddjuret till oinfekterade fästingar. Virus kan identifieras och studeras med genetiska metoder. Det ökande antalet TBE-fall i Skandinavien styrker vikten av att hitta och karakterisera ytterligare TBEV-stammar och identifiera nya naturliga fokusområden. Vi har sekvenserat och fylogenetiskt beskrivit fyra TBEV-stammar: Saringe-2009 (blodfylld nymf), JP-296 (födosökande vuxen hane), JP-554 (födosökande vuxen hane) och Mandal-2009 (födosökande nymfer, n = 10). Mandal-2009 är ett TBEV från ett naturligt fokusområde i södra Norge. Saringe-2009 kommer från ett naturligt fokusområde i norra Stockholms län, Sverige. JP-296 och JP-554 härstammar från Torö som är ett naturligt fokusområde i södra Stockholms län, Sverige. Förutom den genetiska sekvenseringen av TBEV har vi också studerat effekten av olika biotiska och abiotiska faktorer på populationsdynamik av I. ricinus i södra Stockholm och observerade variation i fästingsaktivitetsmönster både temporalt och spatialt. Förekomstmönster av fästinglarver, nymfer och vuxna honor, och det totala antalet fästingar är viktiga faktorer för sannolikheten för horisontell överföring av TBEV mellan fästingar. Vi fann att sannolikheten för synkron förekomst av larver, nymfer och honor var högst under försommaren. Vegetationshöjd, mängden skog och mängd öppet vatten runt undersökningsområden hade signifikanta negativa effekter på sannolikheten för att larver, nymfer och honor skulle förekomma samtidigt. Den variabla delen av den icke-kodande 3 ́regionen (3'NCR) av TBEV-genomet innehåller ofta en intern poly(A)-sekvens. Liksom andra RNA-virus, förekommer TBEV som så kallade ”quasispecies” vilka definieras som grupper av olika genetiska varianter av virus. Genom analysen av TBEV-stam Saringe-2009 avslöjades variation i poly(A)-sekvensen vilket indikerar förekomst av ”quasispecies”. Eftersom Saringe-2009 kom från en blodfylld nymf som hade sugit blod i > 60 timmar, föreslår vi att Saringe-2009 visar en förändring i ”quasispecies”-poolen när viruset överförs från exoterm fästingmiljö till endoterm däggdjursmiljö. Vi undersökte poly(A)-ekvensens variabilitet och dess roll vid replikering och för virulens hos TBEV, genom att skapa två infektiösa kloner av Torö-2003 stammen; en med en kort/vild-typ (A)3C(A)6 poly(A)-sekkvens, och en med en lång (A)3C(A)38 poly(A)-sekvens. Den infektiösa klonen med lång poly(A)-sekvens replikerade sämre än vildtypklonen i cellkultur, men (A)3C(A)38 poly(A) var mer virulent i C57BL/6-möss än (A)3C(A)6 poly(A). Datasimulering av TBEV-genomets sekundär-RNA-struktur visade att de längre poly(A)-sekvenserna påverkar veckningen av en specifik sekundärstruktur (SL14) i början av 3 ́NCR. Djupsekvenseringsanalys av TBEV-gnomen avslöjade skillnader för specifika gener och ”quasispecies”-strukturen efter passering i cellkultur och/eller mushjärna. Dessa förändringar föreslås bidra till de observerade skillnaderna i virulens. Våra resultat indikerar att den långa poly(A)-sekvensen ger instabilitet i TBEV-genomet, vilket resulterar i ökad mångfald av ”quasispecies”-populationen som i sin tur kan bidra till TBEV-virulens. Fylogenetisk analys av Saringe-2009, JP-296, JP-554 och Mandal-2009 visade på ett nära släktskap mellan de fyra skandinaviska TBEV-stammarna. De nya stammarna formerade ett kluster med en tidigare TBEV-stam identifierad på Torö (Toro-2003), vilket skapade ett skandinaviskt klad. Genetisk analys visade att Mandal-2009 innehåller en trunkerad 3 ́NCR som liknar den högvirulenta stammen HYPR. JP-296 och JP-554 hade däremot samma genetiska struktur som den längre Torö-2003 stammen från samma fokusområde. Djupsekvensering visade höge mångfald av ”quasispecies”-populationen för JP-296 och JP- 554 jämfört med Mandal-2009. Analys av enkel nukleotid polymorfism (SNP) visade att 40 % av alla SNP var gemensamma mellan ”quasispecies”-populationen för JP-296 och JP-554. Detta indikerar att TBEV-”quasispecies”-strukturen kan vara konserverad för närbesläktade virus vilken kan leda till att den bevaras inom specifika fokusområden. Sammantaget så visar dessa studier att miljöfaktorer påverkar förekomsten av fästingvektorn och dess olika livsstadier, vilket är en bakomliggande faktor för utbredning av TBEV i naturliga fokusområden. Det visar även på att värdmiljön påverkar strukturen för ”quasispecies”-populationen. Dessutom visar våra studier att evolution och utveckling av ”quasispecies”-strukturen kan påverka virulensen för TBEV i möss.

Si les parasites sont étudiés depuis très longtemps, la plupart des connaissances concernent des parasites présentant un intérêt médical ou vétérinaire. Ainsi, malgré leur omniprésence au sein du monde vivant, le rôle des infections parasitaires sur les populations naturelles est encore très mal maîtrisé. <br />Un objectif de ce travail était d'étudier la pathogénicité de deux groupes de parasites (tiques et Haemosporidae) au sein de populations de Merles noirs. Ces deux groupes de parasites se sont révélés associés aux indices de condition corporelle et de réponse immunitaire des individus. Cependant, l'étude d'une population urbaine ne nous a pas permis de confirmer un effet des Haemosporidae sur la survie et la dynamique de la population de Merles.<br />L'incidence du milieu de vie (structuration spatiale) sur le fonctionnement de la relation hôte-parasite a été également abordée. En effet, le Merle est une espèce ubiquiste. Nous avons montré que les populations de milieu urbanisé présentent des infections parasitaires plus faibles que celles vivant en milieu forestier. Ce résultat pourrait expliquer en partie les fortes densités de Merles en zones urbaines, même si d'autres interprétations restent bien sûr envisageables.<br />Enfin, divers travaux récents suggèrent le rôle des caroténoïdes comme lien entre l'immunité des mâles et l'intensité de leur signaux colorés. Cependant, ces études utilisent des mesures de l'immunité par challenge immunitaire pour « mimer » les infections parasitaires. Cette démarche a été récemment discutée car les challenges pourraient ne pas toujours refléter la résistance parasitaire. Nos résultats vont dans ce sens. De plus, nos travaux semblent montrer que le contexte social module la relation entre immunité et signaux colorés. Ceci pourrait remettre partiellement en cause l'idée selon laquelle les caroténoïdes constituent un mécanisme universel garant de l'honnêteté des signaux.

La connaissance et le contrôle des risques liés à la vectorisation d'agents pathogènes par les tiques, en particulier par Ixodes ricinus, font partie des priorités de santé publique en France. Les maladies transmises par les tiques sont, en outre, d'actualité en médecine vétérinaire, en particulier chez les bovins. Dans le cadre des recherches de l'INRA (Unité de Recherche d'Epidémiologie Animale / EPI-A, Centre de recherches de Clermont-Ferrand - Theix), et avec l'appui du Conseil Régional d'Auvergne, des études éco-épidémiologiques ont été conduites en Auvergne, pour préciser les facteurs environnementaux qui influencent l'abondance des nymphes I. ricinus, en tant que stase la plus impliquée dans la transmission d'agents pathogènes à l'Homme. En 2003, dans la région des Combrailles (département du Puy-de-Dôme), les nymphes I. ricinus à l'affût sur la végétation ont été collectées par la méthode du drapeau sur le périmètre intérieur de 61 pâtures (prairies permanentes pâturées par les bovins). Leur abondance a été analysée selon une approche probabiliste basée sur la loi binomiale négative. La reproductibilité des facteurs significatifs, révélés par cette première analyse, a été évaluée sur des données d'abondance de nymphes I. ricinus collectées à différents moments (2004 et 2006) et dans une zone différente, mais de caractéristiques écologiques semblables, l'Ouest Cantal (département du Cantal). Les principaux facteurs favorisant l'abondance des nymphes I. ricinus, constants à travers les différents jeux de données, étaient la présence d'une haie d'arbres ou d'arbustes, la présence de bois, et le nombre de nymphes dans le bois le plus proche des pâtures. Nous avons alors émis l'hypothèse qu'une migration des tiques des bois vers les pâtures est cruciale pour le maintien d'une population de tiques I. ricinus sur les pâtures. La variation de l'abondance des larves I. ricinus transportées par les micromammifères à l'écotone bois-pâture a pu être analysée à partir des sessions de piégeages réalisées en 2005. Le mulot sylvestre (Apodemus sylvaticus) a été identifié comme l'espèce de micromammifères capable de transporter les larves I. ricinus entre les bois et les pâtures, et par conséquent apte à jouer le rôle de " pont épidémiologique ". En conclusion, les conditions du risque de morsure par I. ricinus en Auvergne ont été précisées, en tant qu'étape initiale d'évaluation du risque de transmission d'agents pathogènes via cette tique. Les étapes suivantes concerneront l'étude des facteurs de variation du portage bactériens par I. ricinus pour Borrelia burgdorferi s.l. (agent de la maladie de Lyme), Anaplasma phagocytophilum (agent de l'anaplasmose granulocytaire humaine et animale), et des Rickettsia spp. du groupe des fièvres boutonneuses, ainsi que l'étude des conditions d'apparition des cas des maladies dépendant de ces agents. Les travaux qui ont été conduits ont permis de proposer à la discussion un ensemble de réflexions méthodologiques et stratégiques, de nature biologique ou biostatistique.

The intracellular proteolysis of ingested meal plays an essential role in tick development. The thesis focuses on the factors influencing the expressions and activities of digestive enzymes in Ixodes ricinus females during the feeding and post-feeding period. We have revealed the effect of fertilization on blood feeding and digestion. The females cannot reach the rapid engorgement phase without being fertilized. The rate of mated females in the nature proved the presumption that mating can occur even off the host. Implementation of in vitro feeding technique further extended our current knowledge about tick digestive apparatus. Adult females were fed on hemoglobin-rich and hemoglobin-poor diet and the mRNA expression levels of digestive proteases were determined. In line with obtained data, we assumed that albuminolysis is conducted by the same or similar pathway as hemoglobinolysis. The gene silencing method and protein immuno-detection were used to unequivocally identify the isoforms of 'early expressed' IrCL1 and 'late expressed' IrCL3 isoform of cathepsin L.

The proposed thesis contributes to the basic knowledge in tick (Ixodes ricinus) and tick-borne pathogens (Borrelia burgdorferi sensu lato, tick-borne encephalitis virus) ecology in particular studying the spatial distribution, host associations and its causes and consequences in Central European habitats.